JP5505625B2 - Strength aids - Google Patents
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Description
本発明は、例えば農作業や介護作業を行なう者が装着する筋力補助具に関する。 The present invention relates to a muscular strength assisting device worn by a person who performs, for example, farm work or care work.
収益性の高い農業経営を目指す農家では、きめ細かい手作業によって農作物の付加価値を高める取り組みが行なわれている。また少子高齢化が進む今日においては、介護者の拡充等が強く求められている。ところで手作業による農作業や介護動作は、中腰や前屈姿勢で行なう場合が多く、このような姿勢の作業は、肩部、腰部、膝部あるいは首部等の筋肉等に、過大な負担を掛ける。 Farmers aiming for highly profitable agricultural management are making efforts to increase the added value of crops through detailed manual work. In today's declining birthrate and aging population, there is a strong demand for the expansion of caregivers. By the way, farm work and care operation by manual work are often performed in a middle waist and a forward bending posture, and the work in such a posture places an excessive burden on muscles such as a shoulder portion, a waist portion, a knee portion or a neck portion.
このような農作業や介護動作等における筋肉の負担を低減させるために、本発明者等は、図21に示すように、肩部から大腿部に伸縮性のベルトを掛けると共に、腰部周りを締付ける腰部ベルトを有する腰部筋力補助具(特許文献1参照。)、及び図22に示すように、肩から延伸するゴムベルトを、その先端に連結したワイヤを介して電動式ワイヤ巻取器によって伸縮させる、筋力補助装置(特許文献2参照。)を、それぞれ開発して提案した。 In order to reduce the strain on muscles in such farm work or care operation, the present inventors, as shown in FIG. 21, hang a stretchable belt from the shoulder to the thigh and tighten around the waist. As shown in FIG. 22, a waist muscle strength assisting device having a waist belt (see Patent Document 1) and a rubber belt extending from the shoulder are expanded and contracted by an electric wire winder via a wire connected to the tip thereof. A muscle force assisting device (see Patent Document 2) was developed and proposed.
しかるに上述した筋力補助具は、いずれもベルトの引張力を利用するため、前屈姿勢による作業では有効であるものの、上半身を側方に傾けた姿勢、上半身を回転させた姿勢、上半身を仰向けに反らした姿勢、あるいは腕を持上げた姿勢等による作業では、いずれもベルトの引張力を利用することができず、必ずしも有効ではない場合もある。 However, all of the above-mentioned muscle strength assisting devices use the tension force of the belt, so they are effective for work in a forward bending posture, but the posture in which the upper body is inclined to the side, the posture in which the upper body is rotated, and the upper body is turned upside down In any work with a warped posture or a posture in which the arm is lifted, the tensile force of the belt cannot be used, and it may not always be effective.
そこで本発明の目的は、前屈だけでなく、例えば上半身を側方に傾けたり、回転させたり、仰向けに反らしたり、あるいは腕を持上げたりするいずれの姿勢においても、筋肉等への負担を効果的に軽減できる筋力補助具を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is not only forward bending, but also, for example, in any posture in which the upper body is tilted, rotated, warped on the back, or the arm is lifted, the burden on the muscles is effective. The object is to provide a muscle strength assisting device that can be reduced.
上記課題を解決するために、本発明による筋力補助具の特徴は、伸び方向だけでなく、縮み方向及び曲げ方向に対しても復元力を発揮することにある。すなわち本発明による筋力補助具は、人体の表面において、人体の動きによって間隔が変化する2個所の間に装着するものであって、それぞれ曲げ方向に弾性を有する材料からなる外側パイプ、及びこの外側パイプに摺動自在に挿入された棒状の内側部材、並びにこの外側パイプと内側部材とに連結される弾性部材を備えている。上記弾性部材は、上記内側部材が上記外側パイプから抜け出る方向、またはこの外側パイプ内に侵入する方向に移動するときに、この移動の方向と逆向きの引張力または圧縮力を発生し、上記外側パイプの先端部分と上記内側部材の先端部分とは、それぞれ上記人体の表面に設けた係止具を介して上記2個所に係止される。 In order to solve the above problems, the muscular strength assisting device according to the present invention is characterized in that it exhibits a restoring force not only in the extending direction but also in the contracting direction and the bending direction. That is, the muscle strength assisting device according to the present invention is mounted on the surface of the human body between two places where the distance changes depending on the movement of the human body, and each of the outer pipe made of a material having elasticity in the bending direction, and the outer pipe A rod-like inner member inserted slidably into the pipe and an elastic member connected to the outer pipe and the inner member are provided. The elastic member generates a tensile force or a compressive force opposite to the direction of the movement when the inner member moves in a direction of exiting from the outer pipe or a direction of entering the outer pipe. The leading end portion of the pipe and the leading end portion of the inner member are locked at the two positions via locking tools provided on the surface of the human body, respectively.
ところで上記外側パイプと内側部材との先端部分が、いずれも係止具に揺動可能に係止される状態では、例えば上半身を側方に傾けたり、捻ったりする場合には、両先端部分の位置が相互に平行にずれるだけで、外側パイプと内側部材とに曲げ力が発生しない場合もあり得る。そこで上記2個所に設けた係止具の少なくとも一方は、上記外側パイプと内側部材との先端部分を、それぞれ軸方向のみならず倒れ方向にも拘束するものであることが望ましい。 By the way, in the state in which the tip portions of the outer pipe and the inner member are both swingably locked to the locking tool, for example, when the upper body is inclined or twisted to the side, There may be a case in which no bending force is generated between the outer pipe and the inner member simply by shifting the positions parallel to each other. Accordingly, it is desirable that at least one of the locking tools provided at the two locations is to restrain the tip portions of the outer pipe and the inner member not only in the axial direction but also in the falling direction.
また作業途中や終了後等には、上記2個所の係止具の間隔が過大または過小となる姿勢が必要になる場合もあり得る。かかる場合には、上記外側パイプ及び内側部材の伸縮長さや曲げの限度を越えてしまい、このような姿勢がとれないことが起こり得る。そこで上記2個所に設けた係止具のいずれか一方は、上記外側パイプまたは内側部材に予め設定した値を超える軸方向力または曲げ力が加わったときには、この係止具に係止された外側パイプまたは内側部材の先端部分を、軸方向または倒れ方向に移動させる移動手段を備え、上記移動手段は、上記先端部分乃至係止具に働く摩擦力またはばね力を利用する手段であることが、さらに望ましい。 Further, during the work or after the completion, there may be a need for a posture in which the interval between the two locking tools is excessively large or small. In such a case, it may happen that the expansion and contraction lengths and bending limits of the outer pipe and the inner member are exceeded, and such a posture cannot be taken. Therefore, any one of the locking tools provided at the two locations is configured such that when an axial force or bending force exceeding a preset value is applied to the outer pipe or the inner member, It is provided with a moving means for moving the tip portion of the pipe or the inner member in the axial direction or the tilting direction, and the moving means is means for utilizing a frictional force or a spring force acting on the tip portion or the locking tool. More desirable.
上記2個所に設けた係止具のいずれか一方は、上記外側パイプまたは内側部材の先端部分を、軸方向及び倒れ方向に移動させる電動モータを有しており、さらに上記人体の表面の伸縮を計測するセンサと、制御装置と、これらの電動モータ、センサ、及び制御装置に電力を供給する電源とを備え、上記制御装置は、上記センサからの信号に基づいて上記電動モータの駆動を制御するように構成することもできる。 Either one of the locking tools provided at the two locations has an electric motor that moves the distal end portion of the outer pipe or the inner member in the axial direction and the tilting direction, and further expands and contracts the surface of the human body. A sensor for measurement, a control device, and a power source for supplying electric power to the electric motor, the sensor, and the control device are provided, and the control device controls driving of the electric motor based on a signal from the sensor. It can also be configured as follows.
本発明による筋力補助具において、内側部材を2本に分割して、それぞれ外側パイプの両端から摺動自在に挿入し、弾性部材によって、この2本の内側部材を相互に連結するように構成してもよい。すなわち、この筋力補助具は、人体の表面において人体の動きによって間隔が変化する2個所の間に装着するものであって、それぞれ曲げ方向に弾性を有する材料からなる外側パイプ、及びこの外側パイプに摺動自在に挿入された2本の棒状の内側部材、並びにこの2本の棒状の内側部材を相互に連結する弾性部材を備えている。上記弾性部材は、上記2本の棒状の内側部材が軸方向であって相互に離反または接近する方向に移動するときに、この移動の方向と逆向きの引張力または圧縮力を発生し、上記2本の棒状の内側部材の両先端部分は、それぞれ上記人体の表面に設けた係止具を介して上記2個所に係止される。 In the muscular strength assisting device according to the present invention, the inner member is divided into two parts, each is slidably inserted from both ends of the outer pipe, and the two inner members are connected to each other by an elastic member. May be. That is, this muscle strength assisting device is to be worn between two places where the distance changes due to the movement of the human body on the surface of the human body, and each of the outer pipe made of a material having elasticity in the bending direction and the outer pipe. Two rod-like inner members inserted slidably and an elastic member for connecting the two rod-like inner members to each other are provided. The elastic member generates a tensile force or a compressive force opposite to the moving direction when the two rod-shaped inner members move in the axial direction and away from or approach each other. Both tip portions of the two rod-like inner members are locked at the two positions via locking tools provided on the surface of the human body.
ここで上記2本の内側部材を、2本の弾性部材によって、それぞれ外側パイプに連結してもよい。すなわち、この筋力補助具は、人体の表面において人体の動きによって間隔が変化する2個所の間に装着するものであって、それぞれ曲げ方向に弾性を有する材料からなる外側パイプ及びこの外側パイプに摺動自在に挿入された2本の棒状の内側部材、並びにこの2本の棒状の内側部材をそれぞれこの外側パイプに連結する弾性部材を備えている。上記弾性部材は、上記2本の棒状の内側部材が軸方向であって相互に離反または接近する方向に移動するときに、この移動の方向と逆向きの引張力または圧縮力を発生し、上記2本の棒状の内側部材の両先端部分は、それぞれ上記人体の表面に設けた係止具を介して上記2個所に係止される。 Here, the two inner members may be connected to the outer pipe by two elastic members, respectively. In other words, this muscle strength assisting device is to be mounted between two places where the distance changes depending on the movement of the human body on the surface of the human body, and is slid onto the outer pipe made of a material having elasticity in the bending direction. Two rod-shaped inner members inserted movably and an elastic member for connecting the two rod-shaped inner members to the outer pipe are provided. The elastic member generates a tensile force or a compressive force opposite to the moving direction when the two rod-shaped inner members move in the axial direction and away from or approach each other. Both tip portions of the two rod-like inner members are locked at the two positions via locking tools provided on the surface of the human body.
上記外側パイプと内側部材とは、それぞれ繊維強化プラスチックで形成され、上記弾性部材は、ゴム材からなるチューブによって形成されていることが望ましい。 The outer pipe and the inner member are preferably formed of fiber reinforced plastic, and the elastic member is preferably formed of a tube made of a rubber material.
上記人体の表面における2個所は、それぞれ背部と大腿部の後側、膝の上部と下部、頭部の後側と肩部、または上腕部と腰部のいずれかであることが望ましい。 The two positions on the surface of the human body are preferably either the back and the back of the thigh, the top and bottom of the knee, the back and shoulder of the head, or the upper arm and the waist.
ここで「2個所の間に装着するもの」の数は、1つに限らず2つ以上の場合も含む。「曲げ方向に弾性を有する材料」とは、例えば合成樹脂、若しくは繊維強化プラスチック、または、ばね鋼、ピアノ線、若しくは形状記憶合金等の金属が該当する。「外側パイプ」および「内側部材」の断面形状は、円形に限らず、楕円形あるいは多角形も含む。「内側部材」は中実のものに限らず、中空のパイプも含む。「外側パイプと内側部材とに連結する」とは、外側パイプと内側部材との外側の先端部分に連結する場合に限らず、外側パイプの両先端部の中間、及び内側部材の両先端部の中間に位置する個所に、それぞれ連結する場合も含む。 Here, the number of “things to be mounted between two places” is not limited to one, but includes two or more cases. The “material having elasticity in the bending direction” corresponds to, for example, synthetic resin, fiber reinforced plastic, or metal such as spring steel, piano wire, or shape memory alloy. The cross-sectional shapes of the “outer pipe” and “inner member” are not limited to a circle, but also include an ellipse or a polygon. The “inner member” is not limited to a solid one but also includes a hollow pipe. “Connecting to the outer pipe and the inner member” is not limited to connecting to the outer end portion of the outer pipe and the inner member, but is performed between the ends of the outer pipe and the ends of the inner member. This includes cases where they are connected to the middle positions.
「弾性部材」には、例えば天然または合成ゴムであって、「外側パイプ」および「内側部材」の周囲を囲むチューブ状乃至帯状のもの、または金属ばねであって、コイル状乃至ジグザグ状に折り畳んだ板状ばねが該当する。コイル状のばねの線材断面形状は、円形であっても多角形であってもよい。「人体の表面に設けた係止具」とは、例えばボディースーツ、ジャケット、胸と背中とに装着するサスペンダやベルト、腰部周りベルト、足周りベルト、腕周りベルト、頭部周りキャップに取り付けた部品であって、「外側パイプ」および「内側部材」と先端部分を係止する全ての部品を意味する。 The “elastic member” is, for example, natural or synthetic rubber and is a tube or band surrounding the periphery of the “outer pipe” and “inner member”, or a metal spring, and is folded in a coil or zigzag shape. A flat plate spring is applicable. The wire rod cross-sectional shape of the coiled spring may be circular or polygonal. “Attachment provided on the surface of the human body” means, for example, body suits, jackets, suspenders and belts worn on the chest and back, waist belts, leg belts, arm belts, head caps It is a part, and means all the parts that lock the “outer pipe” and “inner member” with the tip portion.
「倒れ方向」とは、「係止具」を中心として、「外側パイプ」等が揺動する方向を意味する。「軸方向及び倒れ方向に拘束する」とは、例えば布、皮、合成樹脂、または金属からなる筒状の係止具を、ボディースーツ等に接合して、この筒状の係止具に「外側パイプ」または「内側部材」の一方の先端部分を挿入すると共に、この先端部分をはと目等で、ボディースーツ等に結合したり、あるいはこの先端部分を所定の長さにわたって、糸やリング等によって、ボディースーツ等に直接固定したりすることが該当する。 The “falling direction” means a direction in which the “outer pipe” or the like swings around the “locking tool”. “Restraining in the axial direction and the falling direction” means, for example, that a cylindrical locking device made of cloth, leather, synthetic resin, or metal is joined to a body suit or the like, Insert the tip of one of the “outer pipe” or “inner member” and connect the tip to the body suit or the like with a sharp eye or the like. For example, it may be fixed directly to a body suit or the like.
「摩擦力を利用する手段」とは、「外側パイプ」等の「先端部分」と「係止具」、あるいは「係止具」と腰部ベルト等とが相互に移動可能であって、両者を所定の摩擦力によって係止することを意味する。「ばね力を利用する手段」とは、「外側パイプ」等の「先端部分」と「係止具」、あるいは「係止具」と腰部ベルト等とが相互に移動可能であって、両者を所定のばね力によって着脱するラチェット等により係止することを意味する。 “Means using frictional force” means “tip portion” such as “outer pipe” and “locking tool”, or “locking tool” and waist belt, etc. can move to each other. It means locking by a predetermined frictional force. “Means using spring force” means that “tip portion” such as “outer pipe” and “locking tool” or “locking tool” and waist belt can be moved to each other. It means locking by a ratchet or the like that is attached and detached by a predetermined spring force.
「繊維強化プラスチック」とは、例えば炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、シリコンカーバイト繊維、ボロン繊維、ウイスカ、またはアルミニウム等の金属繊維を混合した合成樹脂、あるいはこれらの繊維からなる布やシート等を合成樹脂で固めたものを意味する。合成樹脂としては、例えばポリプロピレン、若しくはポリアミド等の熱可塑性樹脂、またはエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、若しくはエポキシアクリレート等の熱硬化性樹脂が該当する。 “Fiber reinforced plastic” means, for example, a synthetic resin mixed with metal fibers such as carbon fiber, glass fiber, aramid fiber, silicon carbide fiber, boron fiber, whisker, or aluminum, or a cloth or sheet made of these fibers. Means a material hardened with synthetic resin. Examples of the synthetic resin include thermoplastic resins such as polypropylene and polyamide, or thermosetting resins such as epoxy resin, unsaturated polyester resin, and epoxy acrylate.
本発明による筋力補助具は、伸び方向だけでなく、縮み方向及び曲げ方向に対しても復元力を発揮できるため、前屈だけでなく、例えば上半身を側方に傾けたり、捻ったり、仰向けに反らしたり、あるいは腕を持上げたりするいずれの姿勢においても、筋肉等への負担を効果的に軽減できる。 The muscle strength assisting device according to the present invention can exhibit restoring force not only in the stretching direction but also in the shrinking direction and the bending direction, so that not only forward bending but also, for example, tilting the upper body to the side, twisting, In any posture that warps or lifts an arm, the burden on muscles and the like can be effectively reduced.
上記2個所に設けた係止具の少なくとも一方において、上記外側パイプと内側部材との先端部分を、それぞれ軸方向及び倒れ方向に拘束することによって、筋力補助具に曲げ力を有効に発生させることができる。 In at least one of the locking tools provided at the two positions, the distal end portions of the outer pipe and the inner member are restrained in the axial direction and the tilting direction, respectively, thereby effectively generating a bending force in the muscle strength assisting tool. Can do.
2個所に設けた係止具のいずれか一方に、外側パイプまたは内側部材の先端部分を、軸方向または倒れ方向に移動させる移動手段を備えることによって、作業途中や終了後等において、これらの外側パイプ及び内側部材の伸縮長さや曲げの限度を越えるような姿勢をとることが可能となる。 By providing a moving means for moving the distal end portion of the outer pipe or the inner member in the axial direction or the tilting direction in any one of the locking tools provided at two places, these outer portions can be provided during or after the operation. It is possible to take a posture that exceeds the expansion and contraction length and bending limit of the pipe and the inner member.
人体の表面の伸縮を計測するセンサからの信号に基づいて、2個所に設けた係止具のいずれか一方に係止された外側パイプまたは内側部材の先端部分を、電動モータによって軸方向及び倒れ方向に移動させることによって、利用者の体型、筋力、作業の負荷、及び姿勢や姿勢の変化速度等に対して、きめ細かい伸縮力や曲げ力の調整が可能となり、より適切に利用者の筋力の負担を軽減することができる。 Based on the signal from the sensor that measures the expansion and contraction of the surface of the human body, the tip of the outer pipe or the inner member that is locked to one of the two locking tools provided in the two directions is axially and tilted by the electric motor. By moving in the direction, it is possible to finely adjust the stretching force and bending force with respect to the user's body shape, muscle strength, work load, posture and posture change speed, etc. The burden can be reduced.
外側パイプに摺動自在に挿入する内側部材を2本に分割することによって、この2本の内側部材の曲げ弾性率を相違させることができる。したがって筋力補助具の全体の曲げ弾性率を、さらに細かく調整することが可能となる。 By dividing the inner member slidably inserted into the outer pipe into two parts, the bending elastic moduli of the two inner members can be made different. Therefore, it is possible to further finely adjust the bending elastic modulus of the entire muscle force assisting tool.
2本に分割した内側部材を、2本の弾性部材によって、それぞれ外側パイプに連結することによって、この2本の弾性部材の弾性率を相違させることができる。したがって筋力補助具の全体の曲げ弾性率のみならず、軸方向の弾性率についても、さらに細かく調整することが可能となる。 By connecting the inner member divided into two parts to the outer pipe by two elastic members, the elastic modulus of the two elastic members can be made different. Therefore, it is possible to finely adjust not only the overall bending elastic modulus of the muscular strength assisting tool but also the axial elastic modulus.
外側パイプと内側部材とを、それぞれ繊維強化プラスチックで形成し、弾性部材を、ゴム材からなるチューブによって形成することによって、上記筋力補助具を小型かつ軽量にすることができると共に、容易に組み立てることができる。 By forming the outer pipe and the inner member with fiber reinforced plastics and forming the elastic member with a tube made of a rubber material, the muscle strength assisting device can be reduced in size and weight and easily assembled. Can do.
図1〜図20を参照しつつ、本発明による筋力補助具の構成と作用とを説明する。さて図1に示すように、本発明による筋力補助具1は、それぞれ曲げ方向に弾性を有する炭素繊維を用いた繊維強化プラスチックからなる外側パイプ11、及びこの外側パイプに摺動自在に挿入された中実の棒状の内側部材12、並びにこの外側パイプと内側部材とに連結するシリコンゴム材からなる弾性部材13を備えている。
With reference to FIGS. 1-20, the structure and effect | action of the muscular strength assistance tool by this invention are demonstrated. As shown in FIG. 1, the muscular
弾性部材13は、チューブ形状に形成してあり、この弾性部材の内側に、外側パイプ11と内側部材12とが挿入されている。また弾性部材13の両端部は、外側パイプ11と内側部材12との先端部分に、それぞれ連結部材14、15を介して連結してある。なお連結部材14、15の詳細については、図4及び図5等を参照しつつ後述する。
The
図2は、上述した筋力補助具1の両先端部分に設けた連結部材14、15を、矢印のように軸方向に引っ張った状態を示している。すなわち筋力補助具1を軸方向に引っ張ると、棒状の内側部材12が、外側パイプ11から摺動しつつ延伸し、同時にチューブ形状の弾性部材13が軸方向に伸びる。したがってこの状態では、弾性部材13が引張られた状態になって、外側パイプ11と内側部材12との先端部分の間隔を、図1に示した状態に縮めようとする復元力が発生する。
FIG. 2 shows a state in which the connecting
図3は、上述した筋力補助具1を、矢印のように曲げた状態を示している。すなわち筋力補助具1を曲げると、それぞれ弾性の外側パイプ11と、これに挿入された内側部材12とが曲げられて、これらの部材に、図1に示した真っ直ぐの状態に戻そうとする復元力が発生する。
FIG. 3 shows a state in which the above-described muscular
図4は、上述した筋力補助具1の内側部材12の先端部分に、連結部材15を介して弾性部材13を連結する構造の1例を示している。さて連結部材15は、合成樹脂からなる円柱の先端側部分を平らにして平板部分15bを形成し、この平板部分に開口穴15cが設けてある。また後側部分の中心には、雌ねじを螺設した開口穴15dが形成してある。内側部材12の先端部分には、上述した開口穴15dに形成した雌ねじに螺合する雄ねじが螺設してあり、この雄ねじの根元部分に、連結部材15とほぼ同等な外径のフランジ部材12aが螺入してある。
FIG. 4 shows an example of a structure in which the
チューブ形状の弾性部材13の先端部分には、内側部材12の外径とほぼ同等の直径からなる開口穴が設けてあって、この開口穴が上述した内側部材12の先端部分に設けた雄ねじに挿入されている。そして連結部材15の開口穴15dに形成した雌ねじを、内側部材12の先端部分に設けた雄ねじに螺入することによって、弾性部材13の先端部分が、この連結部材の後端面と、フランジ部材12aの前面との間に挟み込まれて、この弾性部材が内側部材の先端部分に連結される。
An opening hole having a diameter substantially equal to the outer diameter of the
図5は、弾性部材によって、外側パイプと内側部材とを連結する他の構造を示している。なお図4で示した部品または部位と同等のものは、参照の便宜等のため、図4で示した部品番号に一律100を加えた番号にしている(以下図6、図7、図8、図9、図10、図11〜図14、図15、図16、図17、図18〜図19及び図20においても同様に、一律200、300〜1200を加えた番号にしてある。)。さて図5に示す筋力補助具101では、チューブ状の弾性部材113の両先端部分が、合成樹脂材からなる締め付けバンド114e、115eによって、それぞれ外側パイプ111及び内側部材112の長さ方向のほぼ中央部に固定されている。
FIG. 5 shows another structure in which the outer pipe and the inner member are connected by an elastic member. The parts or parts equivalent to those shown in FIG. 4 are numbered by adding 100 uniformly to the part numbers shown in FIG. 4 for the convenience of reference (hereinafter, FIG. 6, FIG. 7, FIG. 8, 9, 10, 11 to 14, 15, 16, 17, 18 to 19, and 20 are similarly numbered by adding 200 and 300 to 1200 in a similar manner. In the muscular
なお外側パイプ111と内側部材112とは、図1において説明したものと同等の材料であり、この内側部材の先端部分と連結部材115とは、図4において説明したものと同等の構造で連結してある。また外側パイプ111先端部分と連結部材114とは、この連結部材の後側端部分に、雄ねじを設けた円柱部分114aを突設し、この円柱部分を外側パイプ111先端部分の内径面に設けた雌ねじに螺入して連結する。
The
図6に、筋力補助具の他の実施の形態を示す。すなわち筋力補助具201は、図1に示す筋力補助具1とは、弾性部材213が異なるだけであって、残りの外側パイプ211と内側部材212は、同等である。すなわち弾性部材213は、ステンレス製のコイルばねによって形成してあって、このコイルばねの内径に、外側パイプ211と内側部材212とが挿入されている。
FIG. 6 shows another embodiment of the muscle strength assisting device. That is, the muscle
なお弾性部材213を形成するコイルばねの両端部分は、外側パイプ211と内側部材212との両先端部分に、それぞれ連結された金属製の連結部材214、215のフランジ部214a、215aに、それぞれ溶接結合されている。したがって連結部材214,215を、相互に軸方向に引っ張れば、コイルばねで形成された弾性部材213が伸びて、この弾性部材によって、元の長さに戻そうとする復元力が生じる。
Both end portions of the coil spring forming the
図7に示す筋力補助具301は、上述したものと同様なコイルばねで形成された弾性部弾性部材313を、外側パイプ311から内側部材312を所定の長さだけ引っ張りだした状態において連結したものであって、この弾性部材の一方の先端部分を、この外側パイプの先端部分に連結するのではなく、所定の長手方向位置、すなわちこの外側パイプの開放端寄りの位置に結合した金属性のリング部材314aに溶接したものである。したがってこのような弾性部材313には、軸方向に引張った場合と縮めた場合との双方向に、軸方向の復元力が生じる。
A muscle
図8は、図1に示した筋力補助具の内側部材を、2分割したものである。すなわち筋力補助具401は、それぞれ外側パイプ411、及びこの外側パイプに摺動自在に挿入された2本の棒状の内側部材412、412、並びにこの2本の棒状の内側部材を相互に連結する弾性部材413を備えている。したがって弾性部材413は、2本の棒状の内側部材412、412が、軸方向であって相互に離反する方向に移動するときに、この移動の方向と逆向きの引張力を発生する。なお弾性部材413を、図7に示すようなステンレス製のコイルばねにすれば、2本の棒状の内側部材412、412が、軸方向であって相互に接近する方向に移動するときに、この移動の方向と逆向きの圧縮力を発生する。
FIG. 8 shows the inner member of the muscle strength assisting device shown in FIG. 1 divided into two parts. That is, the muscular
このように内側部材412を2本に分割することによって、この内側部材の曲げ弾性率を相違させることができるため、筋力補助具401の軸方向に沿った曲げ弾性率の分布を変化させることが可能となる。したがって筋力補助具401を取り付ける人体の、それぞれの個所毎に、より適正な曲げ弾性率を備えた筋力補助具を使用することができる。
By dividing the
また内側部材412、412の長さを相違させて2分割すれば、筋力補助具401の曲げ弾性率を、この筋力補助具の長さ方向に沿って、さらに細かく調整することが可能となる。すなわち内側部材412と外側パイプ411とが重なる部分は、両者の弾性率を加えたものになるが、2本の内側部材412、412の中間であって、外側パイプ411内が中空になった部分は、この外側パイプ単独の弾性率になる。そこで内側部材412、412の長さを相違させて2分割すれば、外側パイプ411内が中空になる位置が、この外側パイプの軸方向の中央位置から変化するため、この外側パイプ単独の弾性率になる部分を、中央位置から軸方向に変化させることが可能となる。
Further, if the
図9は、図8に示した筋力補助具において、合成樹脂製の締め付けバンド514eによって、弾性部材513を外側パイプ511の外周に連結したものである。このように弾性部材513と外側パイプ511とを連結することによって、内側部材512、512に対するこの外側パイプの相対的な軸方向位置を安定させることができる。
FIG. 9 shows the muscular strength assisting device shown in FIG. 8 in which an
図10に示す筋力補助具601は、内側部材612と弾性部材613とを、それぞれ2分割して、この2分割した弾性部材によって、この2分割した内側部材を、外側パイプ611にそれぞれ連結したものである。ここで弾性部材613は、内側部材612と外側パイプ611との外周に、それぞれ締付けバンド615e、614eによって固定されている。なお弾性部材613、613の長さを相互に相違させることも容易にできる。また弾性部材613、613の先端部を、図4に示したような連結部材を介して、それぞれ内側部材612、612の先端部に連結することも容易にできる。
The muscle
図11は、図5に示したものと同等な筋力補助具701を、背部と大腿部の後側との2個所に、それぞれ2本装着した場合を示している。なお筋力補助具701の両先端部分は、それぞれ係止具702、702を介して、胸部周りベルト704と大腿部周りベルト705とに連結してある。また胸部周りベルト704と大腿部周りベルト705とは、ボディースーツ703の表面に縫い付けてある。
FIG. 11 shows a case where two muscle
図12、図13及び図14は、図11に示した筋力補助具701を装着した状態で、それぞれ上半身を前方に傾けた前屈姿勢、上半身を側方に傾けた側屈姿勢、及び上半身を捻った捻り姿勢をとった場合を示している。すなわち図12に示す前屈姿勢では、筋力補助具701が引っ張られる共に、背部から臀部の表面に沿って曲げられるため、この筋力補助具の軸方向及び曲げ方向の復元力によって、背部及び腰部に掛かる筋力の負担が軽減される。また図13に示す側屈姿勢では、筋力補助具701が引っ張られると共に、側方に曲げられるため、この筋力補助具の軸方向及び曲げ方向の復元力によって、背部及び腰部に掛かる筋力の負担が軽減される。さらに図14に示す捻り姿勢でも、筋力補助具701が引っ張られると共に、側方に曲げられるため、この筋力補助具の軸方向及び曲げ方向の復元力によって、背部及び腰部に掛かる筋力の負担が軽減される。
12, 13, and 14 show the forward bending posture in which the upper body is inclined forward, the lateral bending posture in which the upper body is inclined to the side, and the upper body in the state where the muscle
図15は、図11〜図14に示したものと同様な、筋力補助具の先端部分を係止する係止具の詳細構造の1例を示している。すなわち係止具802は、布または皮製の部材からなる縦長のポケット形状を有している。すなわち係止具802は、縦長の筒状部分823と、この筒状部分の周囲を取り巻く周縁部分822とを有しており、この周縁部分は、伸縮性の繊維からなる胸部周りバンド804に縫い付けられる。また縦長の筒状部分823には、筋力補助具801の先端部分と、これに連結した連結部材815とが挿入され、この連結部材の先端部分に形成した平板部分815bに設けた開口穴815cが、はと目821によって、胸部周りバンド804に固定される。
FIG. 15 shows an example of a detailed structure of a locking tool that locks the distal end portion of the muscle strength assisting tool, similar to that shown in FIGS. That is, the
このように筋力補助具801の先端部分を、縦長のポケット形状の係止具802に挿入して係止することによって、この筋力補助具の先端部分を軸方向のみならず、倒れ方向にも拘束することができる。したがって側屈姿勢や捻り姿勢をとって係止具802が側方に傾斜する場合には、筋力補助具801の先端部分が、この係止具によって倒れ方向に拘束されるため、この筋力補助具が曲げられて、これにより曲げ方向の復元力が生じる。
In this way, by inserting and locking the distal end portion of the muscle strength assisting device 801 in the vertically long pocket-shaped
さて図16は、図5に示したものと同等な筋力補助具901を、左右の膝の上部と下部との2個所の間に装着した場合を示している。なお筋力補助具901の両先端部分は、それぞれ図15に示したものと同等な係止具902に挿入されて係止されている。なお2個の係止具902、902は、それぞれボディースーツ903に設けた腰部周りベルト906と膝下周りベルト905とに縫い付けてある。
FIG. 16 shows a case where a muscle
図16(B)に示すように、膝を曲げた場合には、膝の表面に沿って筋力補助具901が引っ張られると共に曲げられるため、この筋力補助具の軸方向と曲げ方向との双方の復元力が生じて、下半身、特に膝周辺の筋力への負担を軽減することができる。
As shown in FIG. 16 (B), when the knee is bent, the
図17は、図7に示したものと同等な筋力補助具1001を2本、それぞれ頭部の後側と肩部との2個所の間に装着した場合を示している。なお筋力補助具1001の両先端部分は、それぞれ上述したものと同等な係止具1002、1002を介して、頭部周りベルト1007と胸部周りベルト1004とにそれぞれ連結してある。また頭部周りベルト1007と胸部周りベルト1004とは、それぞれ布製の頭部キャップ1006と上半身スーツ1003とに縫い付けてある。
FIG. 17 shows a case where two muscle
図17に示す筋力補助具1001は、図7に示すように、弾性部材がコイル状のばねで形成してあるため、引張方向のみならず圧縮方向及び曲げ方向にも復元力を発揮する。したがって頭部を俯けの状態、仰向けの状態、左右に傾ける状態、回転させる状態のいずれの場合にも、この状態をもとに戻そうとする復元力を発揮する。
As shown in FIG. 7, the muscular
図18は、図7に示したものと同等な筋力補助具1101を、それぞれ左右の上腕部の下部と、腰部の両脇との2個所の間に装着した場合を示している。なお筋力補助具1101の両先端部分は、係止具1102、1102を介して、上腕部周りベルト1109と腰部周りベルト1108とにそれぞれ連結してある。また上腕部周りベルト1109と腰部周りベルト1108とは、ボディースーツ1103とに縫い付けてある。
FIG. 18 shows a case where muscle
図18に示す筋力補助具1101は、図7に示すように、弾性部材がコイル状のばねで形成してあるため、引張方向のみならず圧縮方向及び曲げ方向にも復元力を発揮する。したがって上腕部を上方に挙げた状態、下方に下げた状態、左右に傾ける状態、及び左右に振る状態のいずれの場合にも、この状態をもとに戻そうとする復元力を発揮する。
As shown in FIG. 7, the muscular
ところで例えば図18に示すように筋力補助具1101を装着した場合には、上腕部を下方に下げると、上腕部と腰部の両脇との2個所の間の距離が短くなって、この筋力補助具の縮みまたは曲げ限度を超えてしまう場合もあり得る。したがって作業途中や中断等において、上腕部を下方に十分下げることが困難になったり、筋力補助具1101が破損したりする恐れがある。そこで図19に示すように、腰部の両脇に設けた係止具1102は、予め設定した値を超える軸方向力または曲げ力が加わったときには、この係止具に係止された外側パイプ1111の先端部分を、軸方向または倒れ方向に移動させる移動手段を備えている。
By the way, for example, as shown in FIG. 18, when the muscle
軸方向に移動させる移動手段は、係止具1102に設けたシリンダ部分1124と、このシリンダ部分に挿入した外側パイプ1111の先端部との間に働く摩擦力を用いるもので、両者の嵌め合い寸法を、所定の軸方向力が加わったときに、この外側パイプの先端部がシリンダ部分に対して軸方向に滑るように設定してある。なおシリンダ部分1124に締め付けボルト1125を設けて、外側パイプ1111の先端部との間に働く摩擦力を調整するようにしてもよい。
The moving means for moving in the axial direction uses a frictional force acting between a
また倒れ方向に移動させる移動手段は、係止具1102に設けたラチェット機構1126を用いており、腰部周りベルトに対して図示しない回転自在の平歯車と、ばねによってこの平歯車に押圧される爪とを備えている。そして外側パイプ1111の先端部に、予め設定した値を超える揺動力が加わったときには、この平歯車の回転を止める爪が外れて係止具1102を回転させ、これにより筋力補助具1101を倒れ方向に揺動させる。
Further, the moving means for moving in the tilting direction uses a
図20に示す係止具1202は、外側パイプ1211の先端部分を、軸方向及び倒れ方向に移動させる電動モータを有している。すなわち軸方向に移動させる電動モータは、外側パイプ1211の先端部分に設けたピストン部分1229と、このピストン部分が挿入されるシリンダ部分1228とを有するリニアモータであって、このピストン部分には、複数の永久磁石が軸方向に配列してあり、このシリンダ部分には、このピストン部分を軸方向に移動させる電気コイルが巻設してある。また倒れ方向に移動させる電動モータは、係止具1202を回転させるステップ・モータ1227であって、腰部ベルト1208に装着してある。またボディースーツ1203の表面または皮膚の表面において腰部の中心位置には、上下方向に2列並列したストレイン・ゲージからなるセンサAが貼着してあり、さらに腰部ベルト1208には、バテッリーを同架した制御装置Bが設けてある。
The
したがって例えば前屈姿勢をとると、2列のセンサAの長さが変化して抵抗値が変化し、この抵抗値の変化に基づいて、制御装置Bが上述したリニアモータを駆動して、外側パイプ1211の先端部分を、軸方向に移動させる。また側屈姿勢をとった場合には、2列のセンサAの長さの変化が相違するため、この抵抗値の変化の相違に基づいて、制御装置Bが上述したステップ・モータを駆動して、外側パイプ1211の先端部分を揺動させる。
Therefore, for example, when taking the forward bending posture, the length of the two rows of sensors A changes and the resistance value changes. Based on the change in resistance value, the control device B drives the linear motor described above to The tip portion of the
なお制御装置Bによるリニアモータ等を駆動する制御は、センサAの出力信号に対する比例制御、微分制御、積分制御、あるいはこれらの組合せ等を用いることができる。さらに手首等にスイッチを設けて、リニアモータ等を手動で駆動するようにすることも容易に構成できる。 The control for driving the linear motor or the like by the control device B can use proportional control, differential control, integral control, or a combination thereof with respect to the output signal of the sensor A. Furthermore, a switch can be provided on the wrist or the like to manually drive the linear motor or the like.
また図19及び図20に示す係止具1102及び係止具1202は、図7に示す構成の筋力補助具に限らず、他の構成の筋力補助具、例えば図8〜図10に示した筋力補助具に、容易に適用することができる。 19 and 20 is not limited to the muscle strength assisting device having the configuration shown in FIG. 7, but the muscle strength assisting device having another configuration, for example, the muscle strength shown in FIGS. 8 to 10. Can be easily applied to assistive devices.
前屈だけでなく、例えば上半身を側方に傾けたり、回転させたり、仰向けに反らしたり、あるいは腕を持上げたりするいずれの姿勢においても、筋肉等への負担を効果的に軽減できるため、農業や介護業のみならず、他の林業、水産業、運輸、製造業、あるいはリハビリテーション等に関する産業に広く利用可能である。 In addition to bending forward, agriculture can effectively reduce the burden on muscles etc. in any posture such as tilting the upper body to the side, rotating it, turning it back, or lifting the arm. It can be widely used in other industries related to forestry, fisheries, transportation, manufacturing, or rehabilitation.
1、101〜1201 筋力補助具
11、111〜611、1111〜1211 外側パイプ
12、112〜612、812 内側部材
13、113〜613 弾性部材
702、802〜1202 係止具
1124 シリンダ部分(移動手段)
1126 ラチェット機構(移動手段)
1227 ステップ・モータ(電動モータ)
1228 シリンダ部分(電動モータ)
1229 ピストン部分(電動モータ)
A ストレンイン・ゲージ(センサ)
B バテッリーを同架した制御装置
DESCRIPTION OF
1126 Ratchet mechanism (moving means)
1227 Step motor (electric motor)
1228 Cylinder part (electric motor)
1229 Piston part (electric motor)
A Strain-in gauge (sensor)
Control device with B battery
Claims (8)
それぞれ曲げ方向に弾性を有する材料からなる外側パイプ及びこの外側パイプに摺動自在に挿入された棒状の内側部材、並びにこの外側パイプと内側部材とに連結される弾性部材を備え、
上記弾性部材は、上記内側部材が上記外側パイプから抜け出る方向またはこの外側パイプ内に侵入する方向に移動するときに、この移動の方向と逆向きの引張力または圧縮力を発生し、
上記外側パイプの先端部分と上記内側部材の先端部分とは、それぞれ上記人体の表面に設けた係止具を介して上記2個所に係止される
ことを特徴とする筋力補助具。 It is worn between two places where the distance changes due to the movement of the human body on the surface of the human body,
An outer pipe made of a material having elasticity in the bending direction, a rod-like inner member slidably inserted into the outer pipe, and an elastic member connected to the outer pipe and the inner member,
The elastic member generates a tensile force or a compressive force opposite to the direction of the movement when the inner member moves in the direction of exiting the outer pipe or the direction of entering the outer pipe,
The muscle strength assisting device according to claim 1, wherein the distal end portion of the outer pipe and the distal end portion of the inner member are latched at the two positions via a latch provided on the surface of the human body.
ことを特徴とする請求項1に記載の筋力補助具。 2. The muscle strength according to claim 1, wherein at least one of the locking tools provided at the two locations restrains the tip portions of the outer pipe and the inner member in the axial direction and the tilting direction, respectively. Auxiliary tool.
上記移動手段は、上記先端部分乃至係止具に働く摩擦力またはばね力を用いる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の筋力補助具。 Any one of the locking tools provided at the two locations is configured such that when an axial force or bending force exceeding a preset value is applied to the outer pipe or the inner member, the outer pipe locked to the locking tool. Or a moving means for moving the distal end portion of the inner member in the axial direction or in the falling direction;
The muscle force assisting tool according to claim 1 or 2, wherein the moving means uses a frictional force or a spring force acting on the tip portion or the locking tool.
さらに上記人体の表面の伸縮を計測するセンサと、制御装置と、上記電動モータ、センサ、及び制御装置に電力を供給する電源とを備え、
上記制御装置は、上記センサからの信号に基づいて上記電動モータの駆動を制御する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の筋力補助具。 Any one of the locking tools provided at the two locations has an electric motor that moves the tip portion of the outer pipe or the inner member in the axial direction and the tilting direction,
Furthermore, a sensor that measures the expansion and contraction of the surface of the human body, a control device, and a power source that supplies power to the electric motor, sensor, and control device,
The muscle force assisting device according to claim 1, wherein the control device controls driving of the electric motor based on a signal from the sensor.
それぞれ曲げ方向に弾性を有する材料からなる外側パイプ及びこの外側パイプに摺動自在に挿入された2本の棒状の内側部材、並びにこの2本の棒状の内側部材を相互に連結する弾性部材を備え、
上記弾性部材は、上記2本の棒状の内側部材が軸方向であって相互に離反または接近する方向に移動するときに、この移動の方向と逆向きの引張力または圧縮力を発生し、
上記2本の棒状の内側部材の両先端部分は、それぞれ上記人体の表面に設けた係止具を介して上記2個所に係止される
ことを特徴とする筋力補助具。 It is worn between two places where the distance changes due to the movement of the human body on the surface of the human body,
Each includes an outer pipe made of a material having elasticity in the bending direction, two rod-like inner members slidably inserted into the outer pipe, and an elastic member that interconnects the two rod-like inner members. ,
The elastic member generates a tensile force or a compressive force opposite to the moving direction when the two rod-shaped inner members move in the axial direction and away from or approach each other.
Both end portions of the two rod-shaped inner members are locked at the two positions via locking tools provided on the surface of the human body, respectively.
それぞれ曲げ方向に弾性を有する材料からなる外側パイプ及びこの外側パイプに摺動自在に挿入された2本の棒状の内側部材、並びにこの2本の棒状の内側部材をそれぞれこの外側パイプに連結する弾性部材を備え、
上記弾性部材は、上記2本の棒状の内側部材が軸方向であって相互に離反または接近する方向に移動するときに、この移動の方向と逆向きの引張力または圧縮力を発生し、
上記2本の棒状の内側部材の両先端部分は、それぞれ上記人体の表面に設けた係止具を介して上記2個所に係止される
ことを特徴とする筋力補助具。 It is worn between two places where the distance changes due to the movement of the human body on the surface of the human body,
An outer pipe made of a material having elasticity in the bending direction, two rod-like inner members slidably inserted into the outer pipe, and an elasticity for connecting the two rod-like inner members to the outer pipe, respectively. Comprising a member,
The elastic member generates a tensile force or a compressive force opposite to the moving direction when the two rod-shaped inner members move in the axial direction and away from or approach each other.
Both end portions of the two rod-shaped inner members are locked at the two positions via locking tools provided on the surface of the human body, respectively.
ことを特徴とする請求項1乃至6に記載の筋力補助具。 The muscle strength assisting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the outer pipe and the inner member are each formed of fiber reinforced plastic, and the elastic member is formed of a tube made of a rubber material.
ことを特徴とする請求項1乃至7に記載の筋力補助具。 The two locations on the surface of the human body are respectively the back side of the back and the thigh, the upper and lower parts of the knee, the head and shoulders, or the upper arm and lower back. 7. The muscle strength assisting device according to 7.
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